JPH0716204Y2 - ステッパモータ駆動式カウンタ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、車両に搭載して車両の走行距離を積算表示す
るオドメータ、トリップメータなどの走行距離積算計に
適したステッパモータ駆動式カウンタに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来一般に車両の走行距離を積算する走行距離積算計で
は、車両の車輪に連動して駆動されるように回転伝達軸
を介してトランスミッションに機械的に連結されている
が、このような機械的も連結をなくするため、車両の一
定距離の走行に応じて走行距離パルスを発生し、このパ
ルスに基づいてステッパモータを１ステップつづ回転し
てカウンタを駆動させるようにしたステッパモータ駆動
式カンウタが提案されている。

第６図は従来のステッパモータ駆動式カウンタの一例を
示し、同図において、１はカウンタ本体で、カウンタフ
レーム1aに両端を固着した回転軸1bに６桁分の文字車1c
₁乃至1c₆が回転自在に軸支され桁上げ歯車が介在され、
かつ最下位の文字車1c₁にはウオームホイール歯車1dが
一体に設けられている。２はカウンタ本体１を駆動する
ステッパモータで、カウンタフレーム1aの内側に突出さ
れたその回転出力軸2aには上記ウオームホイール歯車1d
が噛合されるウオーム歯車2bが固着されている。上記ス
テッパモータ２は、これをネジ３によって第７図に示す
ようにカウンタフレーム1aの一部に取付けるための取付
板2cが設けられている。

上記ステッパモータ駆動式カウンタに使用されているス
テッパモータは電気パルス信号を機械的断続のステップ
動作に変換するものであるが、従来このカウンタに使用
するステッパモータ２として、第８図に示すように、各
々が多数の極歯20₁を有する２組のヨーク20a及び20bと
各ヨークに対応して設けられた環状コイル20c及び20dと
からなるステータ20と、上記ヨーク20a及び20b内に回転
自在に配置された円筒状の永久磁石22aを有するロータ2
2とを備える、所謂２相式のステッパモータが使用され
ていた。なお、20c₁及び20d₁は環状コイル20c及び20dの
リード線である。

この２相式のステッパモータ２は、各環状コイル20c及
び20dに流す電流を順次切り換えることによって回転磁
界を作り、多極に着磁したロータ22の永久磁石を同期さ
せて回転させるために、環状コイル20c及び20dを磁極に
応じた歯数を持つヨーク20a及び20bで挟み、電気位相角
を90°ずらして配置した構成になっており、この構成に
より各環状コイル20c及び20dに交番した電流を流すこと
によって回転磁界を作る。そして各ヨーク20a及び20bの
極歯20₁に対応した多極に着磁したロータ22の永久磁石2
2aを組み合わせて使用することによって断続回転動作を
させる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、走行距離積算計に使用されるステッパモータ
駆動式カウンタにおいては、カウンタ本体１はその本来
の機能からして一方向に回転駆動されればよい。しか
し、従来のカウンタに使用されていた２相式ステッパモ
ータ２は、双方向に回転可能に構成されたものであった
ため、過剰機能を有すると共に、これに伴って部品点数
が多く大型でかつ比較的高価なものとなっており、また
一度組み立てられたステッパモータ２をカウンタフレー
ム1aに取付けるようにしているため、ステッパモータ２
を組み付けるための部材及び工数が必要となって、ステ
ッパモータ駆動式カウンタのコストアップを招く。更
に、ステッパモータ２の取り付けがネジにより行われる
ため精度よく行うことが難しく、ステッパモータ２の回
転出力軸2aに固着したウオーム歯車2bと最下位の文字車
の一体のウオームホイール歯車1dとの噛合がゆるくなっ
てガタが大きくなったり、きつくなってステッパモータ
２の負荷が大きくなったりする。このため、両歯車の噛
合が適当に行われるように、ステッパモータ２の取り付
け位置の調整を必要として組み立てコストアップを招く
などの問題があった。また、特に負荷が大きくなること
を想定し、ステッパモータの出力容量に多少の余裕を持
たせた大型のものを使用しなければならないという問題
もあった。

よって本考案は、上述した従来の問題点に鑑み、部品点
数が少なく小型で安価なステッパモータを使用し、かつ
ステッパモータをカウンタフレームに別個に取り付ける
ことを必要なくして別個に取り付けた場合の多くの問題
を解消して小型及びコストダウンを図ったステッパモー
タ駆動式カウンタを提供することを課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本考案により成されたステッパ
モータ駆動式カウンタは、カウンタフレームに両端を固
着した回転軸に複数桁分の文字車を回転自在に軸支する
と共に、前記カウンタフレームの内側に回転出力軸が突
出するように前記カウンタフレームにステッパモータを
設け、前記回転出力軸の突出端部に固着したウオーム歯
車を最下位の文字車と一体のウオーワホイール歯車に噛
合させてなるステッパモータ駆動式カウンタにおいて、
前記カウンタフレームの外側に凹所を一体に形成し、該
凹所内に前記ステッパモータのステータを構成する上下
ヨーク及び環状コイルと、ロータを構成するマグネット
ロータとを収容し、前記凹所を閉じる蓋体によって前記
ステータ及びロータを前記凹所内に保持し、前記凹所の
底部と前記蓋体とに前記回転出力軸となる前記マグネッ
トロータの回転軸の両端を回転自在に軸支する軸受を設
けると共に、前記凹所の底部の軸受けを通じて前記回転
軸の端部を前記カウンタフレームの内側に突出させ、前
記環状コイルの内周に沿って折曲され、磁気的に分離さ
れて交互に櫛状に噛み合う前記マグネットロータの磁極
数に等しい数の極歯を前記上下ラークに形成し、前記環
状コイルへの通電方向を交互に切り換えることにより前
記上下ヨークの極歯に生じる極を交互に切り換えて前記
マグネットロータを一方向に回転駆動する形状に前記上
下ヨークの各極歯を形成したことを特徴としている。

〔作用〕

上記構成において、カウンタフレームの外側に凹所を一
体に形成し、この凹所内にステッパモータのステータを
構成する上下ヨーク及び環状コイルと、ロータを構成す
るマグネットロータとを収容し、凹所を閉じる蓋体によ
ってステータ及びロータを凹所内に保持し、凹所の底部
と蓋体とにステッパモータの回転出力軸となるマグネッ
トロータの回転軸の両端を回転自在に軸支する軸受を設
けると共に、凹所の底部の軸受を通じて回転軸の端部を
カウンタフレームの内側に突出させているため、ステッ
パモータがカウンタフレーム上で組み立てられ、ステッ
パモータをカウンタフレームに取り付けるための部材を
別個に必要とせず、またカウンタフレームに対する回転
出力軸の位置出しが正確に行われるようになる。

また、環状コイルの内周に沿って折曲され、磁気的に分
離されて交互に櫛状に噛み合うマグネットロータは磁極
数に等しい数の極歯を上下ヨークに形成し、各極歯を、
環状コイルへの通電方向を交互に切り換えることにより
上下ヨークの極歯に生じる極を交互に切り換えてマグネ
ットロータを一方向に回転駆動する形状に形成している
ので、２相式の両回転ステッパモータに比べてステータ
の構成部品が非常に少なくなり、カウンタフレーム上で
ステッパモータを組み立てることと相俟て大幅に部品点
数が少なく小型で安価なものとなり、このステッパモー
タを使用して構成したステッパモータ駆動式カウンタの
コストダウンを図ることができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明するが、本
考案の実施例においてカウンタ本体の構成は従来と同じ
であるので、カウンタ本体の大部分の構成は省略してい
る。

第１図及び第２図は本考案によるステッパモータ駆動式
カウンタの一実施例を示し、同図において、カウンタ本
体のカウンタフレーム1aは樹脂による一体成形により形
成され、ステッパモータ21を組付けるため、フレーム壁
1a₁が円筒状に起立されて凹所1a₂が形成され、凹所1a₂
の底部中央には、ステッパモータ21のロータを構成する
マグネットロータ21aの回転軸21a₁の一端部を回転自在
に軸支する軸受部材21bがインサート成形によって埋設
されている。回転軸21a₁の一端部は軸受部材21bを通じ
てカウンタフレーム1aの内側に突出され、この突出端に
図示しない最下位の文字車と一体のウオームホイール歯
車に噛合されるウオームが固着される。

上記マクネットロータ21aは、アルミニュウムなどの非
磁性材料からなる芯材21a₂と、該芯材21a₂の周囲に嵌合
固着された、高い保持力を有する永久磁石からなる中空
のマグネット21a₃とから構成され、マグネット21a₃は、
その筒状の外周面に等ピッチでNS極が連続的に着磁され
ている。

上記マグネットロータ21aの周囲には、コイルボビン21c
₁に巻回された環状コイル21cが同心状に設けられ、この
環状コイル21cはそれぞれ磁性材料からなる上ヨーク21
d、下ヨーク21e及び筒状ヨーク21fによって囲まれてい
る。上下ヨーク21d及び21e並びに筒状ヨーク21fは、環
状コイル21b共にステータを構成している。上記筒状ヨ
ーク21fは上記凹所1a₂の蓋体21gと一体に形成されてい
る。上記蓋体21gは、その中心に上記マグネットロータ2
1aの回転軸21a₁の他端部を回転自在に軸支する軸受21g₁
が固定されると共に、上記筒状ヨーク21fの一部を切り
起こしてその周辺部に取付け部21g₂が形成されている。

上記取付け部21g₂は上記凹所1a₂を形成しているカウン
タフレーム1aの起立部1a₃の上面にネジ21hによりネジ止
めされ、このことによって、上記凹所1a₂内に順に収容
された上ヨーク21d、環状コイル21c、下ヨーク21e及び
マグネットロータ21aが凹所1a₂内に保持される。なお、
21d₂はカウンタフレーム1a₁の穴1a₄と嵌合して上ヨーク
21dの位置決めを行う突起、21e₂は蓋体21gの孔21g₃と係
合して下ヨーク21eの位置決めを行う突起である。

上記上ヨーク21d及び下ヨーク21eは、円板の中央部が上
記環状のコイル21cの内周に沿って折曲され、交互に櫛
状に噛み合う極歯21d₁及び21e₁を有し、その数はマグネ
ットロータ21aの磁極数に等しい。上ヨーク21dの極歯21
d₁は、下ヨーク21eの隣接する極歯21e₁と間隙Ｇ（第３
図）によって磁気的に分離されている。各極歯はとその
先端が僅かに屈曲され、かつ大小２つの傾斜面21₁及び2
1₂によって画成されている。この極歯の形状によって、
マグネットロータ21aが環状コイル21cを励磁していると
きにとるホールド安定点と、励磁していないときにとる
ディテント安定点とがそれぞれ異なるようになり、この
安定点が異なることによって、マグネットロータ21aの
回転方向が決定されるようになっている。

上述の構成のステップモータの動作原理を第４図乃至第
５図を参照して説明する。

ステップモータ21は、環状コイル21cが励磁されていな
ディテント状態において、上下ヨーク21d及び21eの極歯
21d₁及び21e₁とマグネットロータ21aの励磁とがとる最
初の状態には、第４図（ａ）及び第５図（ａ）に示す２
種類ある。何れの状態でも、極歯21d₁及び21e₁を通じて
形成される磁路の磁気抵抗が最小になっていて、それぞ
れディテント状態を形成している。

今、第４図（ａ）のディテント状態で、すなわち上ヨー
ク21dの極歯21d₁及び下ヨーク21eの極歯21e₁のツグネッ
トロータ21aのＮ極及びＳ極21e₁マグネットロータ21aの
Ｎ極及びＳ極にそれぞれ対向しているときには、環状コ
イル21cに一方向の通電を行って励磁し、上ヨーク21dの
全ての極歯21d₁にＮ極が、下ヨーク21eの全ての極歯21e
₁にＳ極がそれぞれ生じるようにすると、マグネットロ
ータ21aが第４図（ｂ）に矢印で示すように回転する。
その後、環状コイル21cへの通電をなくすると上下ヨー
ク21d及び21eに生じていたNS極がなくなり、第４図
（ｃ）に示すディテント安定状態をとるようにマグネッ
トロータ21aが同図矢印方向に回転する。この第４図
（ｃ）のディテント状態において、次に環状コイル21c
に上記と逆方向に通電を行って励磁すると、第４図
（ｄ）に矢印で示すようにマグネットロータ21aが回転
する。

一方、第５図（ａ）のディテント状態にあるとき、環状
コイル21cの通電により上ヨーク21dの極歯21d₁にＮ極、
下ヨーク21eにＳ極が生じるようにすると、第５図に
ｂ）に矢印で示すようにマグネットロータ21aが一瞬逆
回転し、環状コイル21cへの通電をなくした次のディテ
ント状態に元に戻る動作が最初に生じる。しかし次の環
状コイル21cに通電したときには、第５図（ｃ）に示す
ようにマグネットロータ21aは第４図（ｃ）と同様の方
向に回転し、第５図（ｄ）に示すように以後のマグネッ
トロータ21aの回転方向は第４図（ｄ）の場合と同じに
なる。

なお、第５図（ｂ）の逆回転をなくするには、ステッパ
モータ21の回転を一旦ストップした後次に再度スタート
させるときには、前回ストップさせたときの環状コイル
21cの励磁状態を回路的に記憶させ、この記憶した励磁
状態ち基づいて次に励磁する状態を決定する必要があ
る。

〔効果〕

以上説明したように本考案によれば、ステッパモータが
カウンタフレーム上で組み立てられ、一度別個に組み立
てたステッパモータをカウンタフレームに取り付けるた
めの部材が必要なくなる。また、カウンタフレームに対
する回転出力軸の位置出しが正確に行われるようになる
ので、ステッパモータの回転出力を最下位の文字車に伝
達するための歯車噛合が何らの調整作業を必要とするこ
となく適切に行われると共に、過大容量のステッパモー
タを使用する必要がなくなり、ステッパモータ駆動式カ
ウンタのコストダウン及び小型化を図ることができる。
更に、環状コイルへの通電方向を交互に切り換えること
により上下ヨークの極歯に生じる極を交互に切り換えて
マグネットロータを一方向に回転駆動するようにしてス
テータの構成部材を非常に少なくしているので、カウン
タフレーム上でステッパモータを組み立てることと相俟
て大幅に部品点数が少なく小型で安価なものとなり、ス
テッパモータ駆動式カウンタの大幅なコストダウンを図
ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるステッパモータ駆動式カウンタの
要部を示す断面図、 第２図は第１図の一部分の下面図、 第３図は第１図中の上下ヨークの展開図、 第４図及び第５図は第１図及び第２図のステッパモータ
駆動式カウンタに使用しているステッパモータの動作原
理を説明するための説明図、 第６図は従来のステッパモータ式カウンタの一般構成を
示す斜視図、 第７図は第６図におけるステッパモータの取付け構造を
示す側面図、 第８図は第６図に使用されているステッパモータの一部
破断した斜視図である。 １…カウンタ本体、1a…カウンタフレーム、1a₂…凹
所、1c₁乃至1₆…文字車、21…ステッパモータ、21a…マ
グネットロータ、21a₁…回転軸、21a₃…マグネット、21
b…軸受、21c…環状コイル、21d…上ヨーク、21d₁…極
歯、21e…下ヨーク、21e₁…極歯、21g…蓋体、21g₁…軸
受。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】カウンタフレームに両端を固着した回転軸
   に複数桁分の文字車を回転自在に軸支すると共に、前記
   カウンタフレームの内側に回転出力軸が突出するように
   前記カウンタフレームにステッパモータを設け、前記回
   転出力軸の突出端部に固着したウオーム歯車を最下位の
   文字車と一体のウオーワホイール歯車に噛合させてなる
   ステッパモータ駆動式カウンタにおいて、 前記カウンタフレームの外側に凹所を一体に形成し、該
   凹所内に前記ステッパモータのステータを構成する上下
   ヨーク及び環状コイルと、ロータを構成するマグネット
   ロータとを収容し、 前記凹所を閉じる蓋体によって前記ステータ及びロータ
   を前記凹所内に保持し、 前記凹所の底部と前記蓋体とに前記回転出力軸となる前
   記マグネットロータの回転軸の両端を回転自在に軸支す
   る軸受を設けると共に、前記凹所の底部の軸受を通じて
   前記回転軸の端部を前記カウンタフレームの内側に突出
   させ、 前記環状コイルの内周に沿って折曲され、磁気的に分離
   されて交互に櫛状に噛み合う前記マグネットロータの磁
   極数に等しい数の極歯を前記上下ヨークに形成し、 前記環状コイルへの通電方向を交互に切り換えることに
   より前記上下ヨークの極歯に生じる極を交互に切り換え
   て前記マグネットロータを一方向に回転駆動する形状に
   前記上下ヨークの各極歯を形成した ことを特徴とするステッパモータ駆動式カウンタ。